А. Е. Симаков – ООО «Новые технологии»

Богдановичская генерирующая компания ввела в промышленную эксплуатацию мини-ТЭС в г. Богдановиче Свердловской области. Станция обеспечивает теплом и горячей водой Северный микрорайон города с населением 15 тыс. Это совместный проект частного бизнеса, мэрии, правительства области, сетевой компании и ООО «МОЭК-финанс». Станция построена без привлечения бюджетных средств. Подрядчиком по поставке и монтажу оборудования газопоршневой электростанции выступила компания «Новые технологии».

Инвестором строительства ТЭС, заменившей устаревшую котельную Богдановичского фарфорово-фаянсового завода, выступила Богдановичская генерирующая компания (ОАО «БГК»). Заводскую котельную БГК приобрела в августе 2013 года, а вместе с ней 46 км сетей и четыре тепловых пункта. Проект реализован всего за 10 месяцев. По данным компании, срок окупаемости станции составит примерно семь лет.
Ранее энергоснабжение северной части города осуществлялось по раздельной схеме: электроэнергия подавалась от сети МРСК Урал-ВЭС, тепло – от котельной фарфоровофаянсового завода, где было установлено три паровых котлоагрегата ДКВР 10-13ГМ и два пиковых водогрейных котла ПТВМ-30М. Котельное оборудование морально устарело и выработало свой ресурс. Поэтому инвестор принял решение демонтировать два паровых котлоагрегата ДКВР 10-13ГМ и на их месте установить два газопоршневых энергоблока TCG 2032 V16 (компании MWM GmbH) электрической мощностью по 4,3 МВт и тепловой – по 4,1 МВт.
Электрическая энергия (8,6 МВт·ч), вырабатываемая энергоблоками, используется для питания внешних потребителей напряжением 10 кВ, а оставшаяся часть передается в энергосистему МРСК Урал-ВЭС. Тепловая энергия (8,2 МВт·ч) поступает в городскую тепловую сеть.
Монтаж оборудования станции заказчик планировал провести в сжатые сроки (не более восьми месяцев). Компания MWM предложила оборудование с коротким сроком поставки – пять месяцев. Реконструкцию старой котельной, монтаж и замену паровых котлов современными агрегатами удалось выполнить в кратчайшие сроки, и текущей осенью микрорайон Северный перебоев с теплоснабжением и ГВС не испытывал.
При реализации проекта компании пришлось адаптировать оборудование, изготовленное изначально для другого объекта. Так, системы для утилизации тепла были предназначены для вертикальной установки, а на мини-ТЭС они установлены горизонтально.
Площадка, освободившаяся после демонтажа паровых котлов, позволила установить два мощных электроагрегата в максимально компактном исполнении. Для снижения уровня шума, а также более эффективной вентиляции оборудования энергоблоки имеют шумозащитный кожух. Кроме двигателя с генератором, в кожухе располагается основное теплообменное оборудование, а также система для подготовки газовоздушной смеси и шкаф управления двигателем. Приточная и вытяжная система вентиляции, а также система рециркуляции воздуха обеспечивают оптимальный температурный режим работы энергоблока. Для обеспечения пожарной безопасности в шумозащитных модулях энергоблоков предусмотрены датчики пожарной сигнализации и газоанализаторы.
Снаружи кожуха находятся: система утилизации тепла выхлопных газов и глушитель выхлопных газов, системы маслоснабжения и пневмозапуска, шкафы управления вспомогательными приводами, общестанционный шкаф управления, обеспечивающий параллельную работу агрегата с сетью. Оптимальные параметры газовоздушной смеси, а также аварийное охлаждение контура нагрева энергоблоков обеспечивают воздушные градирни. Они размещены на крыше котельной, чтобы сократить площадь, занимаемую мини-ТЭС.
Питание собственных нужд газопоршневых установок осуществляется от ГРЩ, который получает электроэнергию от РУ-10 кВ через трансформатор собственных нужд, а также от существующего сетевого ввода котельной.
Энергоблоки собраны на базе двигателя TCG 2032 V16. Работа на низких оборотах (1000 об/мин) значительно повышает надежность и ресурс двигателя. Газопоршневые установки MWM имеют ресурс до капитального ремонта до 80 тыс. часов, а полный срок службы энергоблока достигает 25 лет. Возможность проведения технического обслуживания с минимальной разборкой двигателя (например, для замены шатунных вкладышей открываются крышки, расположенные по бокам блока цилиндров) снижает стоимость эксплуатации.
Отличительной особенностью энергоблоков MWM является высокая эффективность. В основе когенерационных установок газопоршневой V-образный двигатель с коэффициентом использования топлива около 90 %. Энергоблоки весьма экономичны: расход природного газа составляет не более 0,24 м3 на кВт·ч, моторного масла – 0,15 г на кВт·ч электроэнергии, с одновременным получением 4160 кВт тепловой энергии в виде горячей воды 90...110 °С и пара (в котле-утилизаторе) для технологических нужд производства.
Существенное достоинство электростанций – их адаптированность к переменному суточному графику электрической нагрузки. Компания гарантирует работу газопоршневых агрегатов на нагрузках от 100 % до 50 % включительно без каких-либо ограничений срока эксплуатации, а также возможность производить по одному пуску агрегата в сутки без сокращения моторесурса.
Генератор энергоблока MJH 800 MB6 фирмы Marelli Motori изготовлен в Италии. Высокоэффективный генератор напряжением 10,5 кВ расположен на одной раме с двигателем и соединен через муфту, что повышает надежность установки. Генератор имеет свою дифференциальную защиту от токов короткого замыкания. Воздушные градирни для станции изготовила и поставила фирма Thermofin. Теплообменник утилизации тепла выхлопных газов – производства компании Aprovis.
Работа энергоблоков полностью автоматизирована. Для удобства пуска и останова агрегатов, а также управления и мониторинга, в пультовой электростанции предусмотрено отдельное помещение операторской с автоматизированными рабочими местами. Вся информация, получаемая с многочисленных датчиков и устройств мини-ТЭС, обрабатывается системой управления и передается на АРМ оператора. Информация отображается на экране в графическом виде, обеспечивая удобный контроль за параметрами работы энергоблока.
Топливо для двигателей подается от существующего газораспределительного пункта, с понижением давления газа до 25 кПа. Маслоснабжение двух энергоблоков осуществляется централизованно. В пристройке к зданию котельной размещены емкости свежего и отработанного масла, а также насосы подачи масла из емкостей в картер двигателя. Масло подается автоматически, по сигналу системы управления, на масляных емкостях установлены датчики уровня. На станции предусмотрен неснижаемый запас масла для агрегатов, рассчитанный на 2,5 месяца.
Для запуска энергоблоков применяются пневмостартеры. В отдельном помещении ТЭС установлены компрессоры и ресиверы сжатого воздуха, далее по пневматическим магистралям сжатый воздух подается на пусковой стартер каждого двигателя.
Электростанция подключена к повышающей подстанции ПС-110/10 кВ «Фарфоровая». Вся вырабатываемая генераторами мощность, за исключением потребителей собственных нужд 0,4 кВ и внешних потребителей 10 кВ, выдается в энергосистему МРСК Урал-ВЭС. При аварийных режимах генераторы отделяются от энергосистемы и переходят на электроснабжение собственных нужд и внешних потребителей РУ-10 кВ мини-ТЭС.
РУ-10 кВ – двухсекционное, выполнено по схеме «одна, секционированная выключателем система шин». Секции связаны выключателем СВ-10 кВ. Генератор первого энергоблока подключен к первой секции шин 10 кВ, второго – ко второй секции 10 кВ. Связь генераторов с энергосистемой осуществляется кабельными линиями 10 кВ через ячейки сетевого ввода от подстанции «Фарфоровая». Синхронизация и включение генераторов выполнены на выключателях вводных ячеек. Ввод генераторов в работу производится по команде оператора и организован с помощью локальной автоматики энергоблоков.
Станция размещена на участке размерами 12х21 м, секция для двух энергоблоков занимает площадь 126 м² (градирни охлаждения для экономии места размещены на крыше здания котельной). Управление электростанцией, а также передачей электрической мощности полностью осуществляется с автоматизированного рабочего места оператора.
Станция начала работать в тестовом режиме в мае 2014 года, и весь летний период водогрейные котлы не включались. Тепловую энергию для ГВС получали от системы утилизации тепла агрегатов, и до наступления зимних холодов ее было вполне достаточно для производства горячей воды и отопления. С началом отопительного сезона тепловая энергия вырабатывается двумя водогрейными котлами, один котел находится в резерве.
Активное содействие в реализации проекта оказали энергетики ОАО «МРСК Урала» — они обеспечили для станции выдачу мощности и модернизировали системы релейной защиты и коммутационного оборудования. Помимо этого, для подключения ТЭС, в рамках договора по технологическому присоединению, специалисты МРСК в максимально сжатые сроки провели двухцепную линию электропередачи на 10 кВ.
Новая ТЭС позволила не только повысить качество и надежность поставляемой энергии для потребителей города: в случае сбоев в общей системе электроснабжения она сможет обеспечивать электричеством и теплом находящуюся в зоне ее ответственности территорию автономно, независимо от других источников питания.
«Это важный объект не только для г. Богдановича, но и для всей Свердловской области. Новая электростанция обеспечит энергобезопасность города, создаст условия для его дальнейшего комплексного развития», – подчеркнул министр энергетики и ЖКХ Свердловской обл. Н.Б. Смирнов, давая старт пусконаладочным работам на станции. Также он отметил, что опыт и новаторские решения, использованные в г. Богдановиче для перевода убыточной котельной в высокоэффективный энергоисточник, будут рекомендованы к применению в других районах области.
Власти рассматривают возможность увеличения мощности новой теплоэлектростанции. Генеральным планом предусматривается строительство нового микрорайона со школой, детскими садами, необходимой социальной инфраструктурой.
Генеральный директор Богдановичской генерирующей компании А.С. Пыжов сообщил, что в качестве перспективного варианта использования потенциала новой теплоэлектростанции сотрудники мини-ТЭС видят создание собственного тепличного хозяйства.